强制谐波振荡器的机械运动与光穿过狭窄缝隙时产生的干涉图样（如图所示）显示出奇特的相似性。 图片来源：Edward Kinsman /科学图片库 三位日本理化学家发现了一种特殊的机械运动与光的行为之间的意想不到的数学联系。这种奇怪的联系可以帮助物理学家设计未来的粒子加速器，并研究热电离气体（等离子体）。
这是RIKEN SPring-8中心的Hitoshi
Tanaka及其同事偶然发现的。他们正在设计下一代同步加速器辐射源，其中电子束围绕大型圆形电路传播，并在其传播时发出X射线。加速腔会定期加速光束，以使光束保持恒定的能量。
该团队希望找到一种通过空间扩展光束安全有效地吸收光束能量的方法。Hitoshi Tanaka说：“我们有一个急剧的、高强度光束，可以熔化一个钢制真空室。”
该小组对同步加速器辐射源中循环的电子进行了数学建模。构建模型的核心部分等效于强制谐波振荡器，其固有振动频率缓慢变化。强迫谐波振荡器的一个简单示例是一个秋千上的孩子，在适当的时候被父母推动，以增加秋千的振幅。在Hitoshi
Tanaka的模型中，电极提供了这种驱动力，从而导致电子在四处传播时略微振动。
该小组解出了该方程，以找到增加电子的振荡幅度以扩展电子束所需的最佳频率。出人意料的是，此解与一个完全不同的系统的解看上去很相似——当一束光通过一个窄缝时光波干涉的方式。当屏幕远离狭缝放置时，屏幕上会出现亮暗条纹（图1）。亮条纹对应光波的波峰叠加区域，而暗条纹则是某些波峰与其他波谷叠加，两者相互抵消。
Hitoshi Tanaka说：“起初我们不明白为什么会看到这种情况，因为我们的系统是机械的，而不是光学的。”
然后，研究小组计算出，任何具有缓慢变化的频率的简单强制谐波振荡器也会具有类似于光的性能。当以适当的频率施加驱动力时，系统会共振，并且振幅会增加，就像两个光波相长干涉时一样。
Hitoshi
Tanaka说：“谐波振荡器在许多类型的物理学中都很重要，例如等离子物理学和加速器物理学。”他希望这些结果对这些领域以及其他领域有用。 | 
